ما تأثير العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية؟

كيف تؤثر العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية؟ تسعى معظم المعامل البحثية في العالم لإنتاج طاقة طبيعية ونظيفة وغير ضارة بالبيئة على المدى القصير أو الطويل، والطاقة الحيوية / الكتلة الحيوية هي أحد مصادر الطاقة الطبيعية، في في هذه المقالة نجيب على السؤال: كيف تؤثر العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية؟

تعريف الكتلة الحيوية

• يشير مصطلح الكتلة الحيوية إلى المواد العضوية المستخدمة لإنتاج الطاقة.
• تسمى عملية إنتاج الطاقة هذه بالطاقة الحيوية.
• توجد الكتلة الحيوية بشكل أساسي في شكل نباتات حية أو نفايات بيولوجية من الصناعة والأسر.
• نظرًا لاتساع المصطلح، فإن التركيب الفيزيائي للكتلة الحيوية غير متسق، ولكنه يتضمن عمومًا الكربون والماء والمواد المتطايرة العضوية.
• لتوليد الطاقة من الكتلة الحيوية، يستخدم مصطلح المواد الأولية للإشارة إلى أي نوع من المواد العضوية المستخدمة لتوليد أي شكل من أشكال الطاقة.
• يجب بعد ذلك تحويل المادة الخام إلى شكل من أشكال الطاقة يمكن استخدامه من خلال واحدة من عدة عمليات.

الطاقة المستخدمة

• تتضمن بعض عمليات تحويل الكتلة الحيوية في نموذج الطاقة القابلة للاستخدام الشائعة ما يلي:

1- الاحتراق

• إنها العملية التي يتم من خلالها حرق المواد القابلة للاحتراق في وجود الهواء أو الأكسجين لإطلاق الحرارة.
• إنها أبسط طريقة لاستخدام الكتلة الحيوية بنشاط.
• يعمل الاحتراق في شكله البدائي على تسخين الفضاء (أي نار للدفء).
• ولكن يمكن استخدامه أيضًا لتسخين البخار لتوليد الكهرباء.

2- التغويز

• إنه تحويل الكتلة الحيوية إلى خليط غاز قابل للاحتراق.
• يشار إليه على أنه غاز المنتج (CO + H2 + CH4).
• تستخدم عملية التغويز الحرارة والضغط وبعض الاحتراق لإنتاج غاز تخليقي.
• والتي يمكن استخدامها بعد ذلك بدلاً من الغاز الطبيعي.

3- الانحلال الحراري

• يتشكل عن طريق التحلل الحراري في غياب الأكسجين.
• إنه مقدمة للتغويز ويحدث كجزء من عملية التغويز وكذلك الاحتراق.
• تشتمل منتجات الانحلال الحراري على الغاز والسائل والفحم، وتتوقف النسب على معاملات العملية.

4- الهضم اللاهوائي

• أو الهضم الحيوي، وهو العملية التي تقوم فيها البكتيريا بتفكيك المواد العضوية في غياب الهواء.
• ينتج عن ذلك غاز حيوي يحتوي على الميثان وبقايا صلبة.
• يمكن بعد ذلك التقاط الميثان لتوليد الطاقة.
• وبالمثل، يمكن أيضًا حرق المخلفات الصلبة لتوليد الطاقة.

5- التخمير

• في هذه العملية، يتم تحويل جلوكوز النبات (أو الكربوهيدرات) إلى كحول أو حمض.
• تُضاف الخميرة أو البكتيريا إلى مادة الكتلة الحيوية التي تتغذى على السكريات لإنتاج الإيثانول (الكحول) وثاني أكسيد الكربون.
• يُقطر الإيثانول ويُجفف للحصول على تركيز أعلى من الكحول لتحقيق النقاء المطلوب لاستخدامه كوقود للسيارات.
• يمكن استخدام المخلفات الصلبة الناتجة عن عملية التخمير كعلف للحيوانات، وفي حالة قصب السكر كوقود للغلايات، أو تحويلها لاحقًا إلى غاز.
• بعض المواد الخام أكثر ملاءمة لبعض عمليات تحويل الكتلة الحيوية من غيرها.
• يتم تحديد المواد الخام والعمليات التي سيتم استخدامها إلى حد كبير من خلال توافر الموارد والشكل النهائي المطلوب للطاقة.

استخدام الطاقة الحيوية

• قبل الثورة الصناعية، كانت الكتلة الحيوية هي المصدر الأساسي للطاقة.
• تمثل الكتلة الحيوية الآن نسبة صغيرة فقط من استهلاك الطاقة العالمي.
• ومع ذلك، فإن ما يقرب من 2.5 مليار شخص لا يزال المصدر الرئيسي للطاقة للطهي والتدفئة.
• يعتمد استخدام الكتلة الحيوية على المنطقة التي يتم استخدامها فيها.
• فضلا عن توافر الموارد، وتوافر التكنولوجيا والاقتصاد.
• كل هذه العوامل الدافعة لاستخدام الكتلة الحيوية.

الكتلة الحيوية والتلوث

• أعلنت بعض الولايات القضائية – خاصة تلك التي لديها مبادرات مستدامة – أن الكتلة الحيوية مصدر طاقة “خالٍ من الكربون”.
• يعتمد هذا على المنطق القائل بأن انبعاثات الكربون من احتراق الكتلة الحيوية سيتم استردادها بواسطة المحاصيل التي سيتم زراعتها كوقود لمفاعلات الكتلة الحيوية في المستقبل.
• وبالتالي، فإنه يشكل دورة كربون للنبات.
• الفوائد والتكاليف البيئية سياقية للغاية، اعتمادًا على التكنولوجيا والمواد الخام المستخدمة.
• في حين أن بعض عمليات الكتلة الحيوية، مثل تحويل النفايات إلى طاقة، توصف بأنها ذات انبعاثات كربونية أقل.
• ومع ذلك، فإن بعض العمليات، مثل الاحتراق، وإطلاق ثاني أكسيد الكربون والجسيمات، هي مشكلة رئيسية لصحة الإنسان.
• لا يزال الناس والمناطق الفقيرة في الطاقة في العالم تعتمد على الكتلة الحيوية لتلبية معظم احتياجاتهم من الطاقة.
• يعتبر الافتقار إلى آليات التهوية الملائمة لاحتراق الكتلة الحيوية مشكلة صحية رئيسية ويساهم في قصر متوسط ​​العمر المتوقع في معظم البلدان النامية.
• تتجاوز مخاوف الكتلة الحيوية صحة الإنسان.
• اعتمادًا على مصدر الكتلة الحيوية المستخدمة، يمكن أن تكون إزالة الغابات وتدهور الأراضي الزراعية (بسبب تحويل المخلفات الزراعية) وتغير استخدام الأراضي كلها قضايا متعلقة بالكتلة الحيوية.

هل الكتلة الحيوية / الطاقة الحيوية مناخيًا محايدًا؟

• عندما نحرق الكتلة الحيوية لتوليد الحرارة أو الكهرباء، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
• ومع ذلك، فإن مصادر الكتلة الحيوية مثل المحاصيل الزراعية والأشجار تحبس ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي وعزل ثاني أكسيد الكربون.
• إذا كانت الأشجار والنباتات الأخرى تمتص كمية ثاني أكسيد الكربون التي تنبعث منها عند حرق الكتلة الحيوية، فإن دورة الكربون تظل متوازنة.
• لكن من الناحية العملية، الأمر ليس بهذه البساطة.
• يعتمد تأثير ثاني أكسيد الكربون على الطاقة الحيوية على تقنية الاحتراق، وكيفية حصاد الكتلة الحيوية، وجهود إعادة النمو، ونوع الكتلة الحيوية المستخدمة، والتوقيت وموارد الطاقة التي يتم تغييرها.
• على سبيل المثال، ضع في اعتبارك الكهرباء من الكتلة الحيوية الخشبية: حرق الأخشاب لإنتاج الكهرباء يطلق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، لكن الأشجار تنمو وتحتجز ثاني أكسيد الكربون المنبعث.
• ومع ذلك، قد تستغرق الغابات عقودًا لإعادة نمو الكربون وعزله.
• لذا فإن حياد الكربون لمصدر الطاقة الحيوية هذا يعتمد على الإطار الزمني المدروس.
• عندما تحرق الشركات الأشجار بشكل أسرع من إعادة غرسها أو حرقها، والتي لولا ذلك لن تتأثر في الغابة، فإن حيادية الكربون معرضة للخطر.
• تربط الأشجار والنباتات الأخرى أيضًا كميات مختلفة من الكربون اعتمادًا على عمرها، مما يجعل الكربون المستخدم في الكتلة الحيوية الخشبية أكثر تعقيدًا.
• قارن الآن الكتلة الحيوية الخشبية بالغاز الحيوي، الذي يتم إنتاجه من فضلات الحيوانات أثناء الهضم اللاهوائي.
• كما يؤدي حرق الغاز الحيوي لتوليد الكهرباء إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
• ومع ذلك، غالبًا ما تؤدي هذه العملية إلى انبعاثات سلبية صافية من غازات الاحتباس الحراري بسبب قوة الميثان.
• يتكون الغاز الحيوي بشكل أساسي من الميثان، والذي، إن لم يتم حرقه كغاز حيوي، يكون له تأثير سلبي أكبر على ظاهرة الاحتباس الحراري.
• إذا كنت تعمل بالكهرباء “الخضراء” من محطات طاقة الكتلة الحيوية، فمن المهم أن تتذكر أنها ليست بالضرورة نظيفة مثل الطاقات المتجددة الأخرى.

كيف تؤثر العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية؟

• الطاقة الحيوية هي نوع فريد من الكهرباء المتجددة.
• على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية، فإن توليد الكهرباء من الكتلة الحيوية يخلق غازات الدفيئة والملوثات في الهواء.
• ومع ذلك، نظرًا للطبيعة المتجددة للكتلة الحيوية، يعتبرها الكثيرون مصدر طاقة خالٍ من الكربون.
• بالإضافة إلى التأثير على انبعاثات غازات الاحتباس الحراري واستخدام الطاقة الحيوية، هناك عدد من الآثار البيئية الإضافية التي يجب أخذها في الاعتبار.
• تؤثر بعض العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية.
• تتضمن بعض هذه العوامل الموقع الجغرافي والتضاريس والتربة والمناخ.

العوامل المشتركة التي تؤثر على إنتاج الكتلة الحيوية

1- إزالة الغابات

• هناك العديد من مصانع الطاقة الحيوية التي تستخدم النفايات، سواء كانت زراعية أو حيوانية، كمصدر للوقود.
• ومع ذلك، تستخدم العديد من شركات الطاقة أخشاب الغابات للوقود والأشجار الناضجة التي، إذا تُركت دون أن تمسها، تزيل انبعاثات الكربون من الغلاف الجوي.
• تؤدي مثل هذه الإجراءات إلى إزالة الغابات وفقدان الموائل وتآكل التربة وتدمير الجمال الطبيعي وغير ذلك.

2- التلوث

• بالإضافة إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن يؤدي احتراق الكتلة الحيوية الصلبة أو السائلة أو الغازية أيضًا إلى إطلاق الملوثات والجسيمات الأخرى في الهواء.
• بما في ذلك أول أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة وأكاسيد النيتروجين.
• في بعض الحالات، يمكن أن تنبعث الكتلة الحيوية المحترقة ملوثات أكثر من الوقود الأحفوري.
• على عكس انبعاثات الكربون، لا يمكن التقاط العديد من هذه الملوثات بواسطة منشآت جديدة.
• يمكن أن تؤدي هذه المركبات إلى عدد من المشاكل البيئية والصحية إذا لم يتم احتواؤها بشكل صحيح.

3- استهلاك المياه

• حيث تحتاج النباتات إلى الماء لتنمو ؛ عندما تزرع شركات الطاقة الأشجار والمحاصيل الأخرى في منشأة للطاقة الحيوية، فإنها تستخدم الكثير من المياه للري.
• يؤدي الاستخدام المكثف لمياه الري إلى تفاقم ظروف الجفاف.
• يؤثر هذا على الموائل المائية وكمية إمدادات المياه المتاحة لأغراض أخرى (المحاصيل الغذائية، الشرب، الطاقة الكهرومائية، إلخ).

جعل الكتلة الحيوية أكثر ملاءمة للبيئة

• لا يتم إنشاء جميع حلول طاقة الكتلة الحيوية على قدم المساواة ؛ يمكن التخفيف من بعض العيوب البيئية للطاقة الحيوية من خلال إدارة أكثر استدامة للغابات.
• ونتخذ أيضًا قرارات دقيقة بشأن نوع الكتلة الحيوية التي نحصدها للوقود وكيف نحصدها.
• يمكن أن يساعد التقدم في البحث والتكنولوجيا، جنبًا إلى جنب مع تطوير السياسات، في ضمان أن تكون استثمارات الطاقة الحيوية المستقبلية أكثر صداقة للبيئة.

وهكذا أجبنا على السؤال المتعلق بكيفية تأثير العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية.